Visa källa för Stokes-skift

[[Fil:Stokes_shift.png|right|miniatyr|Stokes-skift.]]

'''Stokes-skift''' är skillnaden i [[våglängd]] eller [[frekvens]] mellan bandmaxima för [[absorptionsspektrum]] och [[emissionsspektrum]] ([[fluorescens]] och [[ramanspektroskopi]] är två exempel) av samma elektronövergång.<ref>{{Bokref |efternamn = Gispert |förnamn = J.R. |titel = Coordination Chemistry |utgivare = Wiley-VCH |datum = 2008 |isbn = 3-527-31802-X |sid = 483 |url = http://books.google.com/books?id=9d893122U6kC }}{{Död länk|datum=2023-04 |bot=InternetArchiveBot }}</ref> Fenomenet har uppkallats efter den irländske fysikern [[George Gabriel Stokes]].<ref>{{Bokref |efternamn = Albani |förnamn = J.R. |titel = Structure and Dynamics of Macromolecules: Absorption and Fluorescence Studies |utgivare = Elsevier |datum = 2004 |isbn = 0-444-51449-X |sid = 58 |url = http://books.google.co.uk/books?id=9CiMA3K1aPkC }}</ref><ref>Lakowicz, J.R. 1983. Principles of Fluorescence Spectroscopy, Plenum Press, New York. {{ISBN|0-387-31278-1}}.</ref><ref>Guilbault, G.G. 1990. Practical Fluorescence, Second Edition, Marcel Dekker, Inc., New York. {{ISBN|0-8247-8350-6}}.</ref> 

När ett system (en [[atom]] eller [[molekyl]]) [[absorption#optik|absorberar]] en [[foton]] tillförs den [[energi]] och hamnar i ett [[excitation|exciterat]] tillstånd. Ett sätt för systemet att återgå är att sända ut en foton och bli av med energin (ett annat sätt vore att omvandla energin till [[värme]]). När den [[Spontan emission|emitterade]] fotonen har lägre energi än den exciterade kallas skillnaden Stokes-skift. Om den emitterade fotonen har högre energi än den absorberade talar man om "anti-Stokes-skift"<ref>{{Bokref |efternamn = Kitai |förnamn = A. |titel = Luminescent Materials and Applications |utgivare = John Wiley and Sons |datum = 2008 |isbn = 0-470-05818-8 |sid = 32 |url = http://books.google.co.uk/books?id=yLy07tnBZ90C }}</ref> - denna extra energi kommer från tillintetgörande av [[fonon|fo'''n'''oner]] i kristallgittret, d.v.s. en minskning av vibrationsenergin, vilket kyler kristallen. [[Yttriumoxisulfid]] dopad med [[gadoliniumoxisulfid]] är ett vanligt industriellt anti-Stokes-pigment som absorberar i [[nära infrarött]] och emitterar synligt ljus. Ett anti-Stokes-skift kan också uppkomma på grund av absorption av två eller flera successiva fotoner.

==Stokes-fluorescens==
Stokes-[[fluorescens]] är återemission av fotoner med längre våglängd (d.v.s. med lägre frekvens och lägre energi) av en molekyl som absorberat fotoner av kortare våglängd (högre frekvens och högre energi).<ref>{{Bokref |efternamn = Rost |förnamn = F.W.D. |titel = Fluorescence Microscopy |utgivare = Cambridge University Press |datum = 1992 |isbn = 0-521-23641-X |sid = 22 |url = http://books.google.co.uk/books?id=RU_6doL1q0IC }}</ref> Både absorption och emission av energi är unika karakteristika för en molekylstruktur. 

Om ett material har ett [[bandgap]] i det synliga området absorberas det ljus som faller på materialet och exciterar elektroner till högre energinivåer. Elektronerna stannar kvar i exciterat tillstånd i ungefär 10<sup>−8</sup> sekunder - beloppet varierar beroende på ämnet. Efter att elektronen på något sätt förlorat energi (härav den längre våglängden) återvänder den till grundtillståndet under utsändande av synligt ljus.

== Matematisk beskrivning ==
Stokes-skiftet är skillnaden i energi mellan absorberade och återemitterade fotoner:

:<math>\begin{align}
\Delta E_\mathrm{foton} & = E_\mathrm{em} - E_\mathrm{abs}\\
                         & = h \left( \nu_\mathrm{em} - \nu_\mathrm{abs} \right)\\
                         & = h c \left( \frac{1}{\lambda_\mathrm{em}}-\frac{1}{\lambda_\mathrm{abs}} \right)
\end{align}</math>
::<math>\nu</math> … Frekvens
::h … [[Plancks konstant]]
::c … [[Ljusets hastighet]]
::<math>\lambda</math> … Våglängd

När bara en foton absorberas per molekyl är våglängden hos den emitterade större än hos den absorberade:

::<math>\lambda_\mathrm{em} > \lambda_\mathrm{abs}.</math>

Energiförlusten omvandlas härvid till [[Termisk energi|värmeenergi]], t.ex. vibrationsenergi, hos den absorberande substansen:

:<math>\begin{align}
\Leftrightarrow \frac{1}{\lambda_\mathrm{em}}                  & < \frac{1}{\lambda_\mathrm{abs}}\\
\Leftrightarrow c \left( \frac{1}{\lambda_\mathrm{em}} - \frac{1}{\lambda_\mathrm{abs}} \right) & < 0\\
\Leftrightarrow \nu_\mathrm{em} - \nu_\mathrm{abs}                                              & < 0\\
\Leftrightarrow \Delta E_\mathrm{foton}                                                        & < 0\\
\Leftrightarrow \Delta E_\mathrm{substans}                                                      & > 0.
\end{align}</math> 

Stokes-skiftet anges ofta som skillnaden i våglängd i enheter som [[nanometer]] eller som [[vågtal]] i enheter som cm<sup>−1</sup>:

:<math>\lambda_s = \left| \lambda_\mathrm{em} - \lambda_\mathrm{abs} \right|.</math>

==Se även==
*[[Ramanspridning]]
*[[Rayleigh-spridning]]
*[[Fluorescens]]

==Källor==
''Den här artikeln är helt, eller delvis, översatt från [http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Stokes_shift&oldid=493039261 Engelskspråkiga Wikipedia]''
<references />

[[Kategori:Spektroskopi]]